JPS5915564B2 - 弾性表面波共振子 - Google Patents
弾性表面波共振子Info
- Publication number
- JPS5915564B2 JPS5915564B2 JP11676979A JP11676979A JPS5915564B2 JP S5915564 B2 JPS5915564 B2 JP S5915564B2 JP 11676979 A JP11676979 A JP 11676979A JP 11676979 A JP11676979 A JP 11676979A JP S5915564 B2 JPS5915564 B2 JP S5915564B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- surface acoustic
- acoustic wave
- reflector
- wave resonator
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H9/00—Networks comprising electromechanical or electro-acoustic elements; Electromechanical resonators
- H03H9/25—Constructional features of resonators using surface acoustic waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Surface Acoustic Wave Elements And Circuit Networks Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は弾性表面波共振器の反射器構造に関係する。
従来、弾性表面波共振器をインターディジタルトランス
デユーサと弾性表面波を反射する多数本のストライプか
らなる反射器によって構成することは周知である。
デユーサと弾性表面波を反射する多数本のストライプか
らなる反射器によって構成することは周知である。
この基本的な発明はクリントン・シルペルター・ハート
マンらにより出願されており（特開昭５ｌ−２４４）、
良好な特性が得られることは本発明者や数多くの学会で
の追試の報告例からも確認されており、高周波のフィル
ターや発振子などに応用、実用が広がりつつある。
マンらにより出願されており（特開昭５ｌ−２４４）、
良好な特性が得られることは本発明者や数多くの学会で
の追試の報告例からも確認されており、高周波のフィル
ターや発振子などに応用、実用が広がりつつある。
しかしながら前述した弾性表面波反射用のストライプの
構造については、弾性表面波素子の基板の材料により大
きく制約を受けており、必ずしも製造プロセス上のこと
などを考えると自由に選択することはできなかった。
構造については、弾性表面波素子の基板の材料により大
きく制約を受けており、必ずしも製造プロセス上のこと
などを考えると自由に選択することはできなかった。
従来報告されている反射器の構造を示し反射のメカニズ
ムを説明する。
ムを説明する。
第１図の構造の反射器はニオブ酸リチウムの基板上１に
アルミニウムの薄膜を被着しフォトエツチングにより共
振周波数における表面波波長の１／４の線幅のストライ
プ２を前記波長の１／２のくりかえしで多数本配置され
た構造にしたものである。
アルミニウムの薄膜を被着しフォトエツチングにより共
振周波数における表面波波長の１／４の線幅のストライ
プ２を前記波長の１／２のくりかえしで多数本配置され
た構造にしたものである。
この構造の反射のメカニズムは、基板表面上が導電膜で
被われている部分と、いない部分での音響インピーダン
スの違いにより反射が生ずることを応用している。
被われている部分と、いない部分での音響インピーダン
スの違いにより反射が生ずることを応用している。
ところがこのニオブ酸リチウム基板上にアルミニウムの
反射器を形成した弾性表面波共振子はＱがたかだか８０
００程度であり低いという欠点があり実用化されていな
い。
反射器を形成した弾性表面波共振子はＱがたかだか８０
００程度であり低いという欠点があり実用化されていな
い。
一方、第２図の構造の反射器は水晶やニオブ酸リチウム
、タルタル酸リチウム等の圧電性基板３の表面を共振周
波数における表面波波長の１／３０以下程度の浅い溝４
を、第１図と同様の線幅、くりかえして多数本配置して
成るものである。
、タルタル酸リチウム等の圧電性基板３の表面を共振周
波数における表面波波長の１／３０以下程度の浅い溝４
を、第１図と同様の線幅、くりかえして多数本配置して
成るものである。
この反射のメカニズムは基板表面上に、幾例学的に摂動
を与えることにより溝の端部のステップでの音響的反射
を応用したものである。
を与えることにより溝の端部のステップでの音響的反射
を応用したものである。
溝の深さと、反射率の関係は、理論的にも実験的にも多
く発表されており基板材料も、水晶ニオブ酸リチウムで
試されているが、溝を作成する技術として水晶では（材
料がＳ ｉ０２であるので）プラズマエツチングなどケ
ミカルな方法も使えるがニオブ酸リチウム、クンタル酸
リチウムなどの基板ではケミカルな方法は現在適当なも
のが見い出されておらず物理的に加工するイオンビーム
ミリングに頼らざるを得ない。
く発表されており基板材料も、水晶ニオブ酸リチウムで
試されているが、溝を作成する技術として水晶では（材
料がＳ ｉ０２であるので）プラズマエツチングなどケ
ミカルな方法も使えるがニオブ酸リチウム、クンタル酸
リチウムなどの基板ではケミカルな方法は現在適当なも
のが見い出されておらず物理的に加工するイオンビーム
ミリングに頼らざるを得ない。
イオンミリングでは、装置も高価で量産性にも乏しく、
広く生産されるには至っていない。
広く生産されるには至っていない。
第３図の構造の反射器は、考え方は溝と同じであるが溝
ではなく基板５の表面に誘電体、金属膜などで凸部のス
トライプ６を形成し、前記溝の方式と同様に音響的反射
を生せしめるものである。
ではなく基板５の表面に誘電体、金属膜などで凸部のス
トライプ６を形成し、前記溝の方式と同様に音響的反射
を生せしめるものである。
このメカニズムは溝の方式と同様であるということは既
知である。
知である。
この方式の実験報告例として水晶の基板上に、弾性表面
波波長の１／３０程度の厚さのアルミニウムのストライ
プをつけた構造のものと、水晶基板上に酸化亜鉛のスト
ライプをつけた構造のものが試されている。
波波長の１／３０程度の厚さのアルミニウムのストライ
プをつけた構造のものと、水晶基板上に酸化亜鉛のスト
ライプをつけた構造のものが試されている。
この結果は良好な反射器が得られているが、水晶板と上
記の材料による組合せでは別の問題がある。
記の材料による組合せでは別の問題がある。
それは、ストライプ材の膜厚により、反射器内の表面波
伝搬速度が大きく変化し、共振周波数が変化することで
ある。
伝搬速度が大きく変化し、共振周波数が変化することで
ある。
このことは、目的の共振周波数の表面波共振子を製作す
るのにストライプ材の膜厚を極めて高精度に形成しなけ
ればならないことになる。
るのにストライプ材の膜厚を極めて高精度に形成しなけ
ればならないことになる。
このことは量産時には非常に大きな問題となり、１つ１
つの共振子を伺らかの方法でトリミングをする必要が生
じることになる。
つの共振子を伺らかの方法でトリミングをする必要が生
じることになる。
本発明は、以上の欠点を除去し、良好な反射特性を有し
、かつストライプ材の膜厚に対し、共振周波数の変化が
少ない基板とストライプ材の組合せの反射器をもった弾
性表面波共振子を提供するものである。
、かつストライプ材の膜厚に対し、共振周波数の変化が
少ない基板とストライプ材の組合せの反射器をもった弾
性表面波共振子を提供するものである。
以下、本発明を図を参照しながら説明する。
第４図は本発明の一実施例を示すもので基板７にクンタ
ル酸リチウムのメカット板を使用し、バルクスプリアス
の少ない１１２＠Ｙ力向に弾性表面波が伝搬するように
入出カドランスデューサ８を適当な間隔を隔って形成し
、その入出力トランスデユーサ８の間に、アルミニウム
の膜をフォトエツチングする方法で凸形のストライプ９
を設けである。
ル酸リチウムのメカット板を使用し、バルクスプリアス
の少ない１１２＠Ｙ力向に弾性表面波が伝搬するように
入出カドランスデューサ８を適当な間隔を隔って形成し
、その入出力トランスデユーサ８の間に、アルミニウム
の膜をフォトエツチングする方法で凸形のストライプ９
を設けである。
このストライプ９は弾性表面波波長λＲの１／４、くり
かえし間隔はλＲの１／２で中央部のみλＲの３／４隔
てられている。
かえし間隔はλＲの１／２で中央部のみλＲの３／４隔
てられている。
ストライプ９の本数は合計４００本設けられている。
各ストライプ９の端部でもし反射が生ずれば、各部の反
射波は相加され、ストライプ部で弾性表面波の定在波が
たつことになる。
射波は相加され、ストライプ部で弾性表面波の定在波が
たつことになる。
このとき、入出カドランスデューサ８間の透過特性を見
ると第５図のような特性となる。
ると第５図のような特性となる。
第５図１１のディップ部はストライプ反射器の反射率に
より決定され、反射率が大きい程、ディップが深くなり
、このディップの形状から逆に反射率が推定出来る。
より決定され、反射率が大きい程、ディップが深くなり
、このディップの形状から逆に反射率が推定出来る。
また図中１２のピーク部は、共振状態を生じていること
を示し、このピークの半値巾から共振のＱが算出できる
。
を示し、このピークの半値巾から共振のＱが算出できる
。
この素子で、凸形ストライプの高さｈを変化させたとき
のストライプ１本当りの反射率を測定した結果を第６図
に示す。
のストライプ１本当りの反射率を測定した結果を第６図
に示す。
この結果は従来例で述べた水晶板にアルミニウムの凸形
ストライプの反射器を設けた結果とほぼ等しい良好な結
果を示している。
ストライプの反射器を設けた結果とほぼ等しい良好な結
果を示している。
またＱについても同様の値を呈し、従来のニオブ酸リチ
ウム基板にアルミニウムの反射器を形成した共振子のＱ
よりもはるかに大きい１５０００程度のＱを得ることが
できた。
ウム基板にアルミニウムの反射器を形成した共振子のＱ
よりもはるかに大きい１５０００程度のＱを得ることが
できた。
次に、ストライプ材の膜厚の変化に対する共振周波数の
変化率を測定した結果を第７図に示す。
変化率を測定した結果を第７図に示す。
この測定は、各膜厚に対する第５図中の１２の周波数を
測定することで行なえる。
測定することで行なえる。
第７図の実線１３は本発明の反射器の場合で、破線１４
は水晶基板にアルミニウムのストライプを設けた反射器
の場合、鎖線１５はニオブ酸リチウム基板にアルミニウ
ムのストライプ反射器を設けた場合である。
は水晶基板にアルミニウムのストライプを設けた反射器
の場合、鎖線１５はニオブ酸リチウム基板にアルミニウ
ムのストライプ反射器を設けた場合である。
１μｍ厚付近で見ると共振周波数を０．１％程度の精度
で製作しようとすると従来例では膜厚を５００Ａ程度の
精度で形成しなければならないが本発明の反射器では膜
厚３０００λ程度の精度でよい。
で製作しようとすると従来例では膜厚を５００Ａ程度の
精度で形成しなければならないが本発明の反射器では膜
厚３０００λ程度の精度でよい。
なお第１０図は弾性表面波の中心周波数１００ＭＨｚに
おけるアルミニウム反射器の膜厚の変化に対する弾性表
面波共振器の性能指数を測定したもので、膜厚が０．２
〜１，２μ付で大きな性能指数を示すことがわかる。
おけるアルミニウム反射器の膜厚の変化に対する弾性表
面波共振器の性能指数を測定したもので、膜厚が０．２
〜１，２μ付で大きな性能指数を示すことがわかる。
これを全周波数で一般化すると、表面波波長λＲ、アル
ミニウム膜厚りとしてｈ／λ□−０，００６〜０．０４
の範囲にあると大きな性能指数が得られることになる。
ミニウム膜厚りとしてｈ／λ□−０，００６〜０．０４
の範囲にあると大きな性能指数が得られることになる。
次に本発明の反射器を用いた共振子でフィルタを構成し
た実施例を示す。
た実施例を示す。
タンタル酸リチウムＸ板上に１μｍ厚のアルミニウムス
トライプで構成された２つの反射器を入出カドランスデ
ューサの両端に設けた２ボート形共振子を４段カスケー
ドに接続したフィルタの特性を第８図に示す。
トライプで構成された２つの反射器を入出カドランスデ
ューサの両端に設けた２ボート形共振子を４段カスケー
ドに接続したフィルタの特性を第８図に示す。
中心周波数１．００ＭＨｚ比帯域幅１／１０００挿入損
失３ｄＢの良好なフィルタが平易な製造プロセスで安価
に提供できることを示すものである。
失３ｄＢの良好なフィルタが平易な製造プロセスで安価
に提供できることを示すものである。
また反射ストライプは、必ずしも実施例のようになって
なくとも、第９図のように、所定の段差がついているス
トライプ１８であってもよい。
なくとも、第９図のように、所定の段差がついているス
トライプ１８であってもよい。
以上述べたように、本発明による基板材料、凸形反射ス
トライプの材料の組合せの反射器で構成された弾性表面
波共振子及びこれを応用したフィルタは、共振周波数、
中心周波数の製造バラツキが小さくなり高品質の共振子
、フィルタが提供できることになる。
トライプの材料の組合せの反射器で構成された弾性表面
波共振子及びこれを応用したフィルタは、共振周波数、
中心周波数の製造バラツキが小さくなり高品質の共振子
、フィルタが提供できることになる。
また逆に見れば製造プロセスが平易となり歩留が向上し
てコストが下げらレルトいう効果がもたらされることに
なる。
てコストが下げらレルトいう効果がもたらされることに
なる。
なお実施例ではアルミニウムの反射器を直接タンクル酸
リチウム基板上に被着形成した場合を示したが、例えば
クロムのような付着性を高める物質を介して被着しても
よい。
リチウム基板上に被着形成した場合を示したが、例えば
クロムのような付着性を高める物質を介して被着しても
よい。
この場合には高パワーの弾性表面波に対して強くなる。
第１図乃至第３図は従来の弾性表面波共振子を示す図、
第４図は本発明の弾性表面波共振子の一実施例を示す図
、第５図は、第４図の素子による透過特性を示す図、第
６図は本発明の反射器のアルミニウム膜厚に対する反射
率の測定結果を示す図、第７図は従来例と本発明の反射
器のアルミニウム膜厚に対する共振周波数の変化率の測
定結果を示す図、第８図は第６図の共振子を４段カスケ
ード接続して構成したフィルタの周波数特性図、第９図
は本発明の変化例を示す図、第１０図は本発明の弾性表
面波共振子のアルミニウム反射器膜厚の変化に対する性
能指数の変化を示す図である。 ７・・・・・・クンクル酸リチウム基板、８・・・・・
・入力出トランスジューサ、９・・・・・・反射用スト
ライプ。
第４図は本発明の弾性表面波共振子の一実施例を示す図
、第５図は、第４図の素子による透過特性を示す図、第
６図は本発明の反射器のアルミニウム膜厚に対する反射
率の測定結果を示す図、第７図は従来例と本発明の反射
器のアルミニウム膜厚に対する共振周波数の変化率の測
定結果を示す図、第８図は第６図の共振子を４段カスケ
ード接続して構成したフィルタの周波数特性図、第９図
は本発明の変化例を示す図、第１０図は本発明の弾性表
面波共振子のアルミニウム反射器膜厚の変化に対する性
能指数の変化を示す図である。 ７・・・・・・クンクル酸リチウム基板、８・・・・・
・入力出トランスジューサ、９・・・・・・反射用スト
ライプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ タンタル酸リチウム基板と、この基板上に設けられ
た電気信号を弾性表面波に変換するためのトランスデユ
ーサと、このトランスデユーサにより励振された弾性表
面波を反射し共振状態を生せしめるよう前記タンタル酸
リチウム基板の前記弾性表面波伝搬路に設けられたアル
ミニウム膜からなる反射器とを備えることを特徴とする
弾性表面波共振子。 ２ 反射器はストライプ状のアルミニウム膜を複数本並
列に形成したものであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の弾性表面波共振子。 ３ 反射器は、アルミニウム膜にストライプ状の膜厚部
を周期的に設けたものであることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の弾性表面波共振子。 ４ タンタル酸リチウム基板とアルミニウム膜との間に
付着性を高める物質を被着することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の弾性表面波共振子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11676979A JPS5915564B2 (ja) | 1979-09-13 | 1979-09-13 | 弾性表面波共振子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11676979A JPS5915564B2 (ja) | 1979-09-13 | 1979-09-13 | 弾性表面波共振子 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28195686A Division JPS62271514A (ja) | 1986-11-28 | 1986-11-28 | 弾性表面波共振子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5642419A JPS5642419A (en) | 1981-04-20 |
| JPS5915564B2 true JPS5915564B2 (ja) | 1984-04-10 |
Family
ID=14695265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11676979A Expired JPS5915564B2 (ja) | 1979-09-13 | 1979-09-13 | 弾性表面波共振子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5915564B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56125631U (ja) * | 1980-02-27 | 1981-09-24 | ||
| NO855285L (no) * | 1985-01-22 | 1986-07-23 | Siemens Ag | Filter som arbeider med akustiske boelger. |
| JP6417130B2 (ja) | 2014-07-02 | 2018-10-31 | 株式会社Kelk | 熱電発電装置 |
-
1979
- 1979-09-13 JP JP11676979A patent/JPS5915564B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5642419A (en) | 1981-04-20 |
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